汽車膝部安全氣囊

周厚林

摘 要：該文介紹乘用車膝部氣囊的工作原理、作用、技術發展現狀、研發熱點、市場應用現狀和發展前景。

關鍵詞：汽車 膝部氣囊 工作原理 保護 小腿 膝蓋

中圖分類號：U461.91 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）01（a）-0068-01

汽車被動安全產品的廣泛應用，挽救了眾多乘員的生命。但是，在某些工況下，其也對乘員身體局部區域存在傷害風險，典型的案例是安全帶對乘員胸腹部的擠壓傷害風險。

加利福利亞大學 Jeanne Lee和 Carol Conroy等人對膝部-大腿-髖關節（KTH）與乘員腹部傷害之間的關系進行了研究。結果顯示，在事故中承受KTH傷害的乘員其相應的腹部被安全帶壓縮而傷害的概率降低了四倍[1]。也就是說，因為乘員的膝部-大腿-髖關節承受和緩沖了部分碰撞能量，從而減輕了安全帶對乘員腹部的擠壓傷害。

膝部氣囊的發明和應用，能緩沖和吸收乘員小腿和膝蓋與儀表板之間的沖擊，同時能改善安全帶對乘員胸腹部的壓力狀態，降低受傷風險。

1 膝部氣囊的工作原理和作用

與常見的正面安全氣囊類似，膝部氣囊一般也由氣體發生器、氣袋、外殼、罩蓋等零件組成。在碰撞事故中，膝部氣囊接收到中央控制單元的點火指令后，其氣體發生器點爆向外輸出大量氣體，充滿氣袋。

膝部氣囊一般安裝在儀表板內靠近乘員的一邊，偏下的部位。點爆時，其氣袋從下向上展開充滿，在乘員小腿及膝蓋與儀表板之間形成氣墊，從而提供緩沖保護。

在美國和歐洲，通過長期大范圍的交通事故案例調查，膝部氣囊的實踐作用得到了公認，特別是對于緩解乘員膝部/小腿與儀表板之間的沖擊、改善佩戴安全帶乘員的胸部壓縮量以及防止未佩戴安全帶乘員的下潛方面有非常明確的作用。美國高速公路安全保險協會（IIHS）認為，膝部氣囊能夠分散碰撞力，有效降低乘員腿部受傷的嚴重程度。歐洲新車評價體系（NCAP）也明確表示，在碰撞事故中，膝部氣囊能夠降低因集中沖擊力而引起的膝部傷害風險[2]。

從技術原理角度，膝部氣囊不僅可以緩沖小腿與儀表板的沖擊，還可以降低大腿的受力，并控制乘員的身體移動，提早乘員上半身的向前偏轉運動，使安全帶和正面氣囊對乘員胸部和頭部的負載更趨均勻，這意味著頭部和上半身受傷的風險值被同步降低。

2 膝部氣囊的技術發展現狀

由于膝部氣囊工作空間狹小，且氣袋展開時與乘員下肢接觸，人們對于膝部氣囊是否會對傷害乘員多有顧慮。為此，阿拉巴馬大學 Vijal Patel和Russell Griffin等人對2000年到2009年間美國發生的涉及前排乘員傷害的事故進行了調查分析。結果表明，在可比條件下，安裝膝部氣囊能降低骨盆和大腿的傷害風險，但小腿和足部的骨折風險有所上升[3]。局限于樣本數量，此結論是否具有統計學意義需進一步驗證。

在行業內，對膝部氣囊的研究也開始從研究其功能意義為主轉移到產品的應用研究為主，即在發揮其作用的同時降低其風險。

在膝部氣囊的應用技術研發方面，目前國際上主要的被動安全廠家都有涉及。經過對國內外企業申請公開的專利進行解讀分析，目前行業內研究的技術熱點主要分布于膝部氣囊模塊結構設計、氣袋結構設計、氣袋折疊設計等方面。從工程應用的角度看，這些熱點也正是實踐中有較多問題需要解決的領域。國內該領域的工程師應抓住重點進行研究，以掌握核心技術。

3 膝部氣囊的應用現狀和市場發展前景

如前所述，基于膝部氣囊可能存在的潛在風險，即使在美國和歐洲，膝部氣囊也暫未成為法規強制要求。但膝部氣囊能提高新車評價體系（NCAP）試驗中假人頭部和胸部的得分，同時能避免小腿和膝部罰分。這也成為各大公司爭相發展膝部氣囊的重要原因。在國內，目前還沒有專門針對膝部氣囊的法規，膝部氣囊的意義主要體現在輔助安全帶和其它氣囊提高試驗得分，并作為市場賣點。

市場方面，膝部氣囊在美國和歐洲已大量應用。寶馬、奧迪、通用和大眾等品牌已走在前列。在國內，少量進口車型和合資車型已經開始配備膝部氣囊。隨著對膝部氣囊了解的增加，特別是在理解了膝部氣囊對車輛整體保護性能的積極作用后，部分自主品牌整車廠也開始在新車規劃中設計膝部氣囊。

4 結語

車輛安全性的日益提高是不可改變的趨勢。可以預見，未來膝部氣囊將會成為乘用車的常規配置。國內相關公司可以密切關注該領域的發展動態，采取恰當的技術發展戰略和市場策略，以保持或提高自身的市場競爭能力。

參考文獻

[1] Jeanne Lee，Carol Conroy，Raul Coimbra，et al.Injury patterns in frontal crashes：The association between knee-thigh-hip（KTH） and serious intra-abdominal injury[J].Accident Analysis and Prevention，2010，42：50-55.

[2] Werner Freisler.設計更靈活的低置型膝部氣囊模塊[J].汽車與配件， 2011（23）.

[3] Vijal Patel， Russell Griffin， Alan W.Eberhardt， et al. The association between knee airbag deployment and knee–thigh–hip fracture injury risk in motor vehicle collisions：A matched cohort study[J].Accident Analysis and Prevention，2013，50：964-967.endprint